Полупроводники кремния

С ростом температуры уровень Wf обычно поднимается (как правило, тр>т ). Для большинства собственных полупроводников (кремния, германия и др.) в рабочих интервалах температур этим смещением можно пренебречь. При расчетах часто полагают Ис=Му. Тогда можно записать [c.55]

Рис. 3.8. Зависимость и, от температуры для собственного полупроводника-кремния

Полупроводники Кремний Гс1)манин Олово (серое) [c.192]

Рис. 7.3. Плоская модель кристаллической решетки собственного полупроводника (кремния)

В последние 25—30 лет в связи с развитием новой техники началось промышленное применение монокристаллов многих элементов и различных соединений. Наиболее широко используются монокристаллы полупроводников — кремния и германия, являющиеся основой многих полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и др.). в последнее время выявилась потребность в монокристаллах металлов (вольфрама, молибдена, меди, алюминия и др.). По этой причине выросла новая отрасль производства — выращивание монокристаллов. Монокристаллы полупроводников и металлов получают выращиванием из расплава тремя способами по Бриджмену, по Чохральскому и бестигельной зонной плавкой. [c.129]

Элементарные полупроводники кремний, германий [c.272]

На стальной электрод 3 (рис. 37) с тонким слоем полупроводника (кремния, селена) нанесен очень тонкий полупрозрачный слой металла 1. [c.45]

Известно много различных кристаллических структур. Одна из-них—структура алмаза (см. рис. 2, б). Подобную структуру имеют и полупроводники —кремний и германий. В структуре цинковой [c.21]

Полупроводники кремний, германий, С(Ле и другие при условии, что они достаточно чисты, могут быть использованы для пропускания при длинах волн, лежащих за их границами поглощения. Их пропускание равно - 50%, но путем соответствующей обработки (нанесения покрытия) оно может быть доведено до 90%. Кремний является хорошим материалом для окон, но получение его связано с трудностями плавится он при температуре 1420° С, реакционная способность его велика, а это ограничивает размеры пластин, обычно не превышающие нескольких сантиметров. Другие полупроводники, кроме германия и кремния, еще недостаточно разработаны как материалы для окон. Их границы пропускания приведены на фиг. 14.8, б. [c.465]

Схема интегральная (твердая) — микроминиатюрная радиоэлектронная схема, работа которой основана на использовании различных эффектов, имеющих место в твердом теле наиболее широкое распространение в качестве твердого тела для этой цели получили полупроводники на основе германия и кремния в виде пластин, на которых образованы зоны, выполняющие функции активных и пассивных элементов, т. е. диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности [9]. [c.154]

Транзистор выращенный — транзистор, изготовленный путем выращивания монокристалла германия или кремния из расплава полупроводника благодаря периодическому внесению в расплав различных легирующих примесей или периодическому изменению скорости вытягивания кристалла в выращиваемом монокристалле создаются чередующиеся зоны с электронной и дырочной проводимостью при выпиливании соответствующего куска монокристалла получают транзисторную структуру [9]. [c.157]

Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния, в которых атомы объединены ковалентной связью. При температуре около 300 К средняя энергия теплового движения атомов в полупроводниковом кристалле составляет около 0,04 эВ. Это значительно меньше энергии, необходимой для отрыва валентного электрона, на- [c.154]

Донорные и акцепторные примеси. Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. Примеси бывают двух типов — донорные и акцепторные. Если, например, в кристалле кремния имеется примесь атомов мышьяка, то эти атомы замещают в узлах кристаллической решетки атомы кремния. Пятивалентный атом мышьяка вступает в ковалентные связи с четырьмя атомами кремния, а его пятый электрон оказывается незанятым в связях (рис. 155). [c.155]

Полупроводниковый элемент имеет следующее устройство. В плоском кристалле кремния или другого полупроводника с дырочной проводимостью создается тонкий слой полупроводника с электронной проводимостью. На границе раздела этих слоев возникает р—л-переход. При освещении полупроводникового кристалла в результате поглощения света происходит изменение распределения электронов и дырок по энергиям. Этот процесс называет- [c.304]

Из рис. 7.1 видно, что удельная электропроводность различных ве-ществ колеблется в очень широких пределах. Более того, одно и то же твердое тело в зависимости от содержания примесей или дефектов в нем может иметь различную проводимость. Так, например, удельная электропроводность кристаллического кремния изменяется от 10 до 10 Ом- -см-, а сг полупроводника dS заключена в интервале 10 — [c.209]

Одновременно с процессом образования свободных носителей генерацией) идет процесс их исчезновения рекомбинации). Часть электронов возвращается из зоны проводимости в валентную зону и заполняет разорванные связи (дырки). При данной температуре за счет действия двух конкурирующих процессов генерации и рекомбинации в полупроводнике устанавливается некоторая равновесная концентрация носителей заряда. Так, например, при комнатной температуре концентрация свободных электронов и дырок составляет в кремнии примерно 10 ° см 3, в германии приблизительно Ю з см-з. [c.242]

Опыт показывает, что с увеличением концентрации доноров (или акцепторов) наклон прямых 1па от 1/Т в области примесной проводимости уменьшается. Согласно (7.168) это значит, что уменьшается энергия ионизации примеси. При некоторой критической концентрации она обраш,ается в нуль. Для элементов пятой группы в германии эта критическая концентрация составляет ЗХ Х10 см , в кремнии 8-10 см . Полупроводник, в котором энергия ионизации примеси обратилась в нуль, называют часто полуметаллом. В нем концентрация электронов и электропроводность нечувствительны к температуре (кроме области температур, где начинается собственная проводимость). [c.254]

Аморфные твердые тела с тетраэдрическими связями, такие, как кремний, германий, соединения А В . Эти полупроводники в аморфном состоянии нельзя получить путем охлаждения расплава. Их получают, обычно, в виде тонких пленок с помощью различных методов осаждения (термическое испарение в вакууме, катодное напыление и т. д.). Их свойства в значительной степени подобны свойствам кристаллических аналогов. [c.360]

Влияние примесей на электрические свойства аморфных полупроводников. Долгое время считалось, что аморфные полупроводники в отличие от кристаллических нечувствительны к введению в них примесей. Попытки легирования их атомами, которые в кристаллических полупроводниках являются донорами или акцепторами, не приводили к успеху. Одно из объяснений такого поведения было дано Губановым и несколько позднее Моттом. Оно сводится к тому, что в аморфных веществах может осуществляться такая перестройка связей, что все валентные электроны примесного атома будут участвовать в связях. Так, например, в кристаллическом кремнии атом фосфора образует четыре ковалентные связи. Пятый валентный электрон примесного атома в образовании связей не участвует. Предполагается, что в аморфном кремнии (или германии) атом фосфора окружен пятью атомами кремния (рис. 11.10). Если это так, то в аморфных полупроводниках не должны образовываться примесные уровни. [c.364]

Н ое состояние). В процессе взаимодействия атомов с образо ванием кристалла предварительно происходит распаривание Зз -электронов, при этом один из них переходит на вакантную Зр-орбиталь (рис. 36, б). Затем происходит зр -гибридизация, в результате чего все четыре электрона становятся идентичными, обладая одинаковой формой электронного облака. Каждый атом кремния в возбужденном состоянии располагает четырьмя валентными электронами. Сетка валентных связей в кристалле кремния имеет следующий вид атом кремния находится в центре правильного тетраэдра, а валентные связи направлены к его углам. Такой же вид сетки и у германия — другого элементарного полупроводника с идеально ковалентной или гомеополярной (атомной, неполярной) связью. Отличие заключается лишь в том, что теперь гибридизации подвергаются 4з- и 4р-электроны. [c.97]

Кремний и германий — широко используемые и наиболее исследованные полупроводники. Кристаллизуются в решетке алмаза. Имеют сложную зонную структуру. [c.455]

Подвижность электронов и дырок обычно различна. Так, при комнатной температуре в кремнии Це 1300 см /В-с, а цк — -500 см2/В-с. Эти величины достаточно высоки, поскольку для электронов и дырок в полупроводниках характерна небольшая эффективная масса. Для сравнения стоит указать, что для меди при тех же температурах це 35 см /В-с. Дефекты других типов (точечные, протяженные и т. д.) влияют на электропроводность полупроводников аналогично рассмотренным они приводят к по- [c.247]

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТОПОГРАФИЯ, использующая тот же эффект дпфракциопиого контраста, что и просвечивающая электронная микроскопия, также позволяет наблюдать отдельные дислокации. Но из-за малой разрешающей способности она применима лишь к монокристаллам с плотностью дислокаций не выше 10 — 10 см . Поэтому этот метод не может сколько-нибудь широко использоваться для изучения дислокационной структуры металлов и сплавов. Основная область применения метода — анализ дислокационной структуры совершенных монокристаллов полупроводников (кремний, германий и др.). [c.99]

Из рис 3.5, а видно, что в собственном полупроводнике - кремнии четыре валентных электрона его атома находятся в связи с четырьмя валентными электронами соседних атомов кремния, образуя устойчивую восьмиэлектронную [c.50]

При изготовлении аморфных пленок методом вакуумного напыления обычно необходимо поддерживать температуры ниже комнатных. В частности, в случае напыления чистых металлов подложка должна быть охлаждена до температур порядка температуры жидкого гелия. Если температура недостаточно низка и лежит выше температуры Тх напыляемого металла, получаемая пленка не аморфизируется. Например, в случае полупроводников—кремния и германия, у которых Тх выше комнатной температуры, можно использовать подложку и при комнатной температуре, а в случае таких переходных металлов, как железо, кобальт и никель, у которых Тх очень низкая (у железа 4 К, у кобальта 33 К и у никеля 70 К) должна быть низкой и температура подложки. [c.31]

Осуществление метода на практике происходит следующим образом. После декорирования напыляется сплошная угольная пленка. Эту пленку отделяют вместе с прилипшими декорирующими кристалликами и изучают в электронном микроскопе. С помощью этого метода исследуют некоторые щелочные галогениды, а в последнее время также силикаты со слоистыми структурами (слюда, каолинит). При использовании специальной техники эксперимента удалось также осуществить декорирование серебра, меди и полупроводников (кремния и германия). В качестве напыляющего материала для ионных кристаллов особенно пригодными оказались золото (метод декорирования золотом), платина и палладий. Так же могут быть использованы и другне металлы или ионные соединения. [c.350]

Кремниевые детекторы (с применением в качестве полупроводника кремния с небольшими добавками бора или других примесей) имекЗт очень малые размеры (при длине около 20 мм и диаметре 6 мм такой детектор [c.199]

Кроме собственной проводимости, в полупроводниках наблюдается еще и примесная проводимость. Она появляется благодаря присутствию в полупроводнике атомов некоторых примесей. Если, например, в кремнии имеется примесь сурьмы или другого элемента пятой группы таблицы Д. И. Менделеева, то происходит следующее явление. Атом сурьмы имеет пять валентных электронов, четыре из них образукзт ковалентные связи с соседними атомами кремния, а пятый электрон очень легко переходит в зону проводимости. Таким образом, получается полупроводник (кремний) п-тина с электронной проводимостью. Название п-тип произошло от английского слова negative — отрицательный. Добавки, подобные сурьме, создающие электроны проводимости в полупроводниках, называются донорами. Электрический ток в полупроводниках п-типа осуществляется только электронами доноров, поскольку их в 10 —10 раз больше, чем собственных носителей зарядов полупроводника. [c.19]

Физическая природа диамагнетизма может быть понята на основе классической модели атома, в которой считается, что электроны движутся по замкнутым орбитам. Каждая электронная орбита аналогична витку с током. Под действием внешнего магнитного поля электроны в заполненных электронных оболочках начинают прецессироватъ. Электронную прецессию можно рассматривать как круговые токи. Это движение электрического заряда вызывает магнитное поле, которое, по правшу Ленца, будет направлено так, чтобы уменьшить воздействие со стороны внешнего поля. Индуцированный магнитный момент и есть диамагнитный момент, который существует до тех пор, пока существует внешнее поле. Диамагнетизм свойствен всем веществам, кроме атомарного водорода, так как у всех остальных веществ имеются спаренные электроны и заполненные электронные оболочки. Диамагнетики характеризуются малой отрицательной намагниченностью. К ним относятся, например, благородные газы, некоторые металлы (медь, бериллий, цинк, свинец и др.), полупроводники (кремний), диэлектрики (полимеры, стекло). [c.277]

Тензопреобразователи — сопротивления из металлич. проволоки, фольги (константана) или полупроводника (кремния), растягиваемые внешней силой величина сопротивления меняется пропохщ. удлинению ДД/Д = ЗМИ, где = 2,1 для константана и доходит до 120 для полунроводников (знак зависит от содержания и состава микропримесей). [c.194]

Карбиды бора и кремния обладают высокой твердостью, приближающейся к твердости алмаза. Их используют как абразивы и для изготовления режущих инструментов. Карбид кремния — полупроводник и используется для нагревательных элементов металлургических печей. Карбиды этих элементов очень устойчивы, кроме карбида AI4 3, разлагающегося разбавленными кислотами. [c.339]

Нитриды — соединения металлов и других элементов непосредственно с азотом. Азот, составляющий основную часть воздуха, всегда в какой-то степени участвует в процессах сварки металлов плавлением, и так как его присутствие легко определяется методами аналитической химии и спектрального анализа, то по содержанию азота в наплавленном металле судим о степени защиты зоны сварки от окружающей воздушной атмосферы. При высоких температурах азот реагирует со многими элементами. Так, s-металлы дают нитриды, которые можно рассматривать как производные аммиака NasN MgaN2 и т.д., р-эле-менты образуют промышленно важные нитриды. Например, боразон, или эльбор, BN (АН°=—252,6 кДж/моль s° = = 14,8 Дж/ моль- К), плотность 2,34 г/см 7 пл=3273 К) представляет собой очень твердый материал, почти не уступающий по твердости алмазу нитрид кремния Si3N4 [АН — = —750 кДж/моль = 95,4 Дж/(моль-К), Г л = 2273 К (возгонка)] — полупроводник (Д = 3,9В) нитрид алюминия AIN разлагается водой. [c.343]

Оптические свойства. Исследование оптических свойств кристаллических полупроводников дает обширную информацию об их зонной структуре. Данные об энергетическом спектре аморфных полупроводников также могут быть получены из оптических измерений. Первостепенная роль отводится при этом измерениям спектров поглощения. Спектры поглощения аморфных полупроводников удобно сравнить со спектром тех же материалов в кристаллическом состоянии. Это можно сделать в случаях германия, кремния, соединений селена и теллура. На рис. 11.14 в качестве примера приведен край спектра оптического поглощения аморфного кремния, который сравнивается с соответствующим спектром кристаллического кремния. Аналогичные данные получены для аморфного германия, арсенида и антимонида индия и некоторых других полупроводников. [c.367]

У полупроводников электронная компонента ничтожна. Теплопроводность германия была измерена Эстерманом и Циммерманом [49], которые отметили большое влияние загрязнений (см. н. 11), Розенбергом [50], измерившим также теплопроводность кремния, а также Уайтом и Вудсом [121]. Результаты последних авторов представлень на фиг. 12 их кривая аналогична кривой для германия, нолученной Розенбергом. В этом случае нет ясного указания на вклад процессов переброса, хотя между 20 и 100° К к изменяется быстрее, чем Если влияние процессов переброса скрыто [c.292]

Примером простого донорного примесного центра в полупроводнике является кристалл кремния с одним атомным узлом, занятым атомом фосфора. Каждый атом в кристалле кремния образует ковалентные связи с четырьмя ближайшими соседями. Это означает, что атом фосфора обладает лишним валентным электроном, который не нужен для связи. Этот электрон непол1ностью свободен, так как ядро фосфора имеет больший положительный заряд, чем ядро атома кремния. Но лишний электрон связан со своим ядром недостаточно прочно, что позволяет ему перемещаться в окрестностях данного примесного центра. Для сохранения нейтральности примесного центра электрон должен л о к а- лизоваться в запрещенной зоне ниже дна зоны проводимости, т. е. электрон может перейти в нелокалйзованное бло-ховское состояние, получив дополнительную энергию не менее АЕй. Тогда донор становится ионизованным и ведет себя как локализованный положительный заряд. [c.92]

Из всех типов хим ческой связи для 1полуп ровадник 0вых Веществ первостепенное значение имеет ковалентная связь с электронной парой. Для примера рассмотрим химическую связь в таком модельном полупроводнике, как кремний. В нормальном состоянии у атома кремния имеются четыре валентных электрона Зз и Зр . Их распределение по орбиталям показано на рис. 36 (а — нормальное, б — возбужден- [c.97]

Физические свойства аморфных полупроводников представляют большой научный и практический интерес. Так, аморфные халько-генидные полупроводники могут быть использованы как оптические элементы инфракрасной техники, материалы для ксерографии, фоточувствительные слои видиконов, аморфные слои кремния и других материалов с тетраэдрической конфигурацией связей, как фотоприемники для видимой области света, преобразователи солнечной энергии, в частности элементы солнечных батарей и т. д. [c.283]

Специалисты полагают, что удешевление фотоэлементов за счет перехода к аморфному кремнию вместо монокристалличе-ского сделает метод прямого преобразования солнечной энергии в электрическую конкурентноспособным по сравнению с другими методами получения энергии. Подробное описание солнечных батарей на аморфном кремнии дано в i[68]. В настоящее время наиболее перспективным материалом считается определенным образом приготовленный аморфный сплав кремния с водородом, фотогаль-ванический эффект в котором был открыт в 1974 г. К 1978 г. КПД солнечных батарей на этом материале достиг 6%. Эта величина в 3—4 раза меньше достигнутой на кристаллических Si и GaAs, однако в последних максимальные значения КПД были получены через 20 лет после открытия соответствующего эффекта. Это подтверждает несомненную перспективность аморфных материалов для использования в солнечных батареях. Для успешной реализации этих батарей необходимо выполнение ряда условий, таких, как большой коэффициент оптического поглощения (в широкой области спектра), эффективный сбор носителей электричества на обеих сторонах полупроводникового материала (пленки), достаточно большой внутренний потенциал, определяющий ЭДС элемента. Эти условия определяются оптическими и электрическими свойствами аморфных полупроводников и в конечном счете энергетическим спектром электронов. Поэтому далее мы перечислим некоторые характерные свойства этих материалов, достаточно тесно связанные с картиной распределения состояний электронов по энергетическим зонам. [c.284]

Однако ич-за малости энергетического интервала между зонами часть электронов 1ЮД влиянием теплового движения в результате перераспределения энергии может быть переведена из валентной зоны в зону проводимости. В результате этого создается си-гуация, когда кристалл ведет себя как проводник. Проводники, у которых электропроводимость определяется этим механизмом, называются естесг-венпыми полупроводниками (например, (срмапий, кремний). [c.342]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...